随着工业4.0战略计划的提出,破晓了第四次工业革命的晨光。我国工业制造业正处于升级转型的关键时刻,而高精度位移传感器技术作为衔接各领域的现代科学综合技术,广泛应用于各个领域。随着信息化产业时代的到来,市场对角位移传感器的要求也越来越高,满足传感器小型化的同时还要满足高精度测量。目前市场上使用最多的角位移传感器是光栅,但由于我国制造工艺的问题,一直无法突破光栅的研发制造,因此国内使用的光栅基本都依赖进口,这也造成了我国在这一领域始终被“卡脖子”。发达国家对我国进行技术封锁,我国无论经济发展还是国防安全将受到巨大打击,因此我国自主研发高精度角位移传感器的工作显得迫在眉睫。根据调研目前市场的需求,角位移传感器需要具有:可靠性强、小型化、精度较高、成本较低等特点,因此,本课题针对以上要求,基于时栅传感技术,开展了双层正弦型时栅角位移传感器的研究。本课题的主要研究内容包括:①探究时变电磁场基本原理,阐述时栅传感器测量原理,简要概述磁场式时栅由机械式单齿式发展到平面线圈式的过程以及磁场式时栅的测量原理;②立足于时栅传感技术,结合时变磁场理论,配合磁场仿真的方式对时栅传感器平面线圈的结构进行深入研究,通过多个结构的对比来确定双层正弦型时栅角位移传感器的初步模型;③以传感器的初步结构为基础,使用Solid Works软件对传感器进行整体电磁仿真模型建立,对所建立的模型使用Ansoft Maxwell软件进行电磁仿真,通过仿真的方式验证传感器的理论可行性,并对仿真导出数据使用MATLAB软件进行数据处理和误差分析;④设计包括软、硬件的实验系统,搭建传感器实验平台。基于理论模型采用PCB工艺设计传感器样机,并对传感器样机进行稳定性实验和精度测量实验。对实验结果进行分析,讨论样机实验的误差来源。双层正弦型时栅角位移传感器主要通过理论分析、磁场模型仿真以及实验验证,结合理论与实践,优化磁场式时栅传感器结构,最终实验结果表明:样机在0°～360°范围内传感器的原始误差在δ360 ∈（-13.62",19.29"）,实现高精度测量。